在1897年,尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）的“最神奇的實(shí)現(xiàn)普遍傳遞力量的方法”上了新聞?lì)^條，并引發(fā)了紐約長(zhǎng)島著名的特斯拉塔（The Tesla Tower）的初步建設(shè)（即一個(gè)一直未完成直徑68英尺，身高187英尺巨形巨人）。一百二十年后，克萊姆森納米材料研究所（Clemson Nanomaterials Institute）的研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在研制出一種基于新型石墨烯和聚乳酸的3D打印納米復(fù)合材料的無線電力傳輸設(shè)備，該設(shè)備優(yōu)于特斯拉（Tesla）模型。 該設(shè)備是第一臺(tái)可以無線傳輸?shù)目稍偕茉窗l(fā)電機(jī), 最大的特點(diǎn)就是經(jīng)手指點(diǎn)擊產(chǎn)生2400V的電場(chǎng)，而且可以傳輸3米以上的二進(jìn)制代碼。

能量對(duì)稱

根據(jù)開發(fā)可再生能源的環(huán)保可持續(xù)發(fā)展動(dòng)力，克萊姆森的研究人員熱衷于確定一種地球豐富，可生物降解和可回收利用的材料。 材料的摩擦或壓電性質(zhì)由材料的晶體學(xué)對(duì)稱性決定，并且當(dāng)晶格具有對(duì)稱中心時(shí)材料性能消失。 然而，克萊姆森研究小組繼日本研究人員先前研究成果的基礎(chǔ)上，顯示他們可以通過在其化學(xué)結(jié)構(gòu)中添加極化分子到不對(duì)稱碳原子來消除生物聚合物的對(duì)稱中心。

研究人員所期望理想的材料是來源植物和可生物降解的，并且含有兩個(gè)不對(duì)稱碳原子。而聚乳酸具有這樣特點(diǎn)。 然而，對(duì)于應(yīng)用于TENG器件PLA電阻太高，因此研究人員使用石墨烯作為填充劑來生產(chǎn)納米復(fù)合材料，以便在3D打印的無線TENG中與高度負(fù)電聚合物特氟龍結(jié)合。

研究者們

Podila和他的同事們解釋到：“我們對(duì)高電壓的產(chǎn)生并不感到意外，但是我們對(duì)能夠在沒有周圍環(huán)境干擾的情況下發(fā)送和接收無線信號(hào)這一發(fā)現(xiàn)感到興奮，如WiFi，手機(jī)，電源插座等。”他們將他們的設(shè)備應(yīng)用于在一系列家用電器上的能量采集和傳輸能力上，即智能色調(diào)窗戶，相框，LED顯示屏和一個(gè)通話鈴/安全警報(bào)。

無線發(fā)電機(jī)的展望

3D打印允許廉價(jià)的可擴(kuò)展制造具有以提高效率為目的的不同的圖案，并且具有多個(gè)無線發(fā)電機(jī)層串聯(lián)的無線發(fā)電機(jī)器件。它還為未來將器件制造與汽車，紡織和電子行業(yè)整合在一起創(chuàng)造了的機(jī)會(huì)。

該設(shè)備的一個(gè)令人興奮的應(yīng)用程序是一個(gè)智能路徑，其可以利用人們走路來提供機(jī)械能。 能源清理走廊聽起來可能像科幻小說，但研究人員已經(jīng)將技術(shù)專利化，并設(shè)想與工業(yè)合作伙伴密切合作，在未來兩三年內(nèi)將其推向市場(chǎng)。

研究人員目前正在開發(fā)一種“超越石墨烯”的二維片狀材料以擴(kuò)大W-TENG的其他潛在用途，包括低功率激光器，光電探測(cè)器和沒有電源插座要求的生物傳感器。 研究人員將這種“切斷繩索”的方法描述為“在沒有可靠的電力的情況下改善低收入和中等收入國(guó)家醫(yī)療保健的需要”。

研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)“超越石墨烯” 的更具有環(huán)境友好性能的二維片狀材料，以替代具有高的電導(dǎo)率的Teflon。未來的工作方向還包括為家庭安全應(yīng)用而開發(fā)的特定用戶的“指紋”敏感的W-TENG。 其中，合作者Sai Sunil Kumar Mallineni和Herbert Behlow專注于W-TENG生物傳感器的開發(fā)，而董永昌和Apparao Rao和Ramakrishna Podila正在開發(fā)替代Teflon的新材料。